Лекции по физике

Ядерная энергетика
Ядерный топливный цикл
Реактор"Феникс"
Оружейный уран и плутоний
Добыча урановой руды
Обогащение урана
Атомная бома «Малыш»
Радионуклиды
Транспортировка радиоактивных веществ
Твэлы энергетических реакторов
Радиохимические заводы России
Курсовой проект по дисциплине
"Детали машин"
Технические требования на чертеже
редуктора
Выбор параметров и расчёт цилиндрических
зубчатых передач
Расчёт зубьев червячного колеса на
выносливость
Пример выполнения курсового проекта
Расчет резьбовых соединений
Зубчатые передачи
Методы повышения износостойкости
деталей машин
Червячные передачи
В зацеплении Новикова
Повреждение поверхности зубьев
Проверочный расчет на выносливость
при изгибе
Приводные ремни и область их применения
Проектирование новой машины
Проектный расчет валов
Муфты продольно-разъемные
Классификация приводных муфт
Лекции по физике
Динамика твердого тела
Вынужденные колебания и волны
Основы термодинамики
Диэлектрики
Получение переменного тока
Оптика

Фотоэлектрический эффект

Применение интерференции.

Явление интерференции обусловлено волновой природой света; его количественные закономерности зависят от длины волны l0, и поэтому это явление применяется для измерения длин волн (интерференционная спектроскопия).

Явление интерференции применяется также для улучшения качества оптических приборов (просветление оптики), и получения высокоотражающих покрытий, т.е. на свободные поверхности линз наносят тонкие пленки с показателями преломления меньшим, чем у материала линзы.

Применяется в очень точных измерительных приборах, называемых интерферометрами, позволяющих определять незначительные изменения показателя преломления прозрачных тел в зависимости от давления температуры, примесей и т.д.

Понятие о дифракции света.

Дифракцией называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдается при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями. Дифракция огибание волнами препятствий. Дифракционные явления обусловлены интерференцией элементарных волн на границе отсеченного препятствием фронта волны. При этом, чем меньше размеры препятствия или отверстия по сравнению с длиной волны, тем заметнее явление дифракции.

Когда размеры препятствия (отверстия) соизмеримы с длиной волны, дифракция обнаруживается в непосредственной близости от препятствия. Однако когда препятствие велико по сравнению с длиной волны, дифракцию тоже можно обнаружить, но на более далеком расстоянии от препятствия. Это объясняется тем, что изменения во фронте волны, обусловленные препятствием, по мере удаления от него делаются все заметнее.

Существует два вида дифракции:

Френеля – источник и экран находятся на конечном расстоянии от препятствия;

Фраунгофера – источник и экран бесконечно удалены друг от друга (дифракция в параллельных лучах).

Принцип Гюйгенса.

Волновой поверхностью (фронтом волны) называется геометрическое место точек среды, колеблющихся в данный момент времени в одинаковой фазе.

По принципу Гюйгенса: каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн; огибающая этих волн дает положение фронта волны в следующий момент.

Пусть на плоскую преграду с отверстием падает параллельный ей фронт волны. По Гюйгенсу каждая точка выделяемого отверстием участка волнового фронта служит центром вторичных волн, которые в однородной и избранной среде будут сферическими. Построив огибающую вторичных волн, мы убеждаемся, что за отверстием волна проникает в область геометрической тени.

Принцип Гюйгенса не дает никаких сведений об интенсивности распространяющихся световых волн.

Принцип ГюйгенсаФренеля.

Проникновение световых волн в область геометрической тени может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса. Однако этот принцип не дает сведений об амплитуде, т.е. и об интенсивности волн, распространяющихся в разных направлениях. Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн в любой точке пространства. Развитый таким способом принцип Гюйгенса получил название принципа ГюйгенсаФренеля.

В любой точке, находящейся вне поверхности t, световая волна, возбуждаемая источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, которые излучаются элементарными фиктивными (воображаемыми, виртуальными) источниками, непрерывно распределенными вдоль вспомогательной поверхности t.

Обычно вспомогательную поверхностьt совмещают в положением в некоторый момент времени одной из волновых поверхностей первичной волны, т.е. начальные фаза всех вторичных волн одинаковы.

Таким образом, искусственную гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны при наложении интерферируют друг с другом.

Свет должен наблюдаться во всех местах пространства, где при интерференции вторичные волны усиливаются; в тех местах, где они взаимно гасятся, должна наблюдаться темнота.

К огибающей все вторичные волны приходят в одинаковых фазах, и их интерференция приводит к большой интенсивности света. Становится понятным отсутствие обратной волны. Вторичные волны, идущие от волнового фронта вперед, вступают в свободное от возмущений пространство. Они интерферируют друг с другом. Вторичные волны, идущие назад, вступают в пространство, где уже есть волновое возмущение прямая волна. При интерференции вторичные волны гасят прямую волну, так что после прохождения волны пространство за ней оказывается невозмущенным.

Принцип ГюйгенсаФренеля означает: волна, отделившаяся от своих источников, в дальнейшем ведет автономное существование, совершенно независящее от наличия источника.

Дифракция света на одномерной дифракционной решетке.

Дифракционная решетка представляет собой систему из большого числа N одинаковых по ширине и параллельных друг другу щелей в экране, разделенных также одинаковыми по ширине непрозрачными промежутками.

Этот случай дифракции наиболее важен, т.к. широко используется во многих экспериментальных методах спектрального анализа света.

На рисунке показаны только две соседние щели решетки.

При расчете дифракционной картины на экране Э, установленном в фокальной плоскости линзы Л, необходимо учитывать интерференцию вторичных волн как от разных участков одной щели, так и от разных щелей решетки. Если плоская монохроматическая волна падает нормально на решетку, то колебания во всех точках щелей происходят в одинаковой фазе.

Колебания, возбуждаемые в произвольной точке Fy экрана Э каждой из щелей, совпадают по амплитуде и отличаются по фазе. Для каждой пары щелей сдвиг фаз Dj0 между этими колебаниями одинаков:

Dj0 = 2 p d * sin j / l

условие главных максимумов:

d * sin j = ± n * l

условие главных минимумов:

a * sin j = ± m * l

В монохроматическом свете дифракционная картина на экране Э, имеет при больших N, вид узких главных max, разделенных практически темными широкими промежутками.

Между каждыми двумя главными max находится (N1) дополнительных максимумов.

При освещении решетки белым светом на экране наблюдается неокрашенный центральный максимум нулевого порядка, а по обе стороны от него – дифракционные спектры 1го, 2го и т.д. порядков. Спектры имеют вид радужных полосок, в которых непрерывный переход от окраски синефиолетового света у внутреннего края спектра к красной у внешнего края.

Поляризация света.

Поляризация возможна только у поперечных волн.

Поляризованной называется волны, в которой существует предпочтительное направление колебаний.

Различают следующие виды колебаний: 1) линейная (плоская) поляризация; 2) круговая (циркулярная) поляризация; 3) элептическая поляризация.

Волну с круговой и эллиптической поляризацией можно разложить на 2 линейнополяризованные волны.

Естественный и поляризованный свет.

Световые колебания – колебания поперечные.

Естественный свет неполяризован, т.к. он излучается атомами с совершенно произвольной ориентацией в пространстве. В естественном свете результирующая направленность (вектор Е) совершает в каждой точке поля колебания, направление которых быстро и беспорядочно изменяется в плоскости, перпендикулярной лучу.

Плоскость колебаний вектора Е в световой волне называется плоскостью поляризации.

Поляризованным называется свет, в котором колебания вектора Е упорядочены какимлибо образом.

Если колебания вектора Е происходят только в одной проходящей через луч плоскости, свет называется плоско(линейно)поляризованным.

Если вектор поворачивается вокруг луча, одновременно пульсируя по величине, своим концом огибает эллипс, то свет называется эллиптически поляризованным.

Если конец вектора Е описывает окружность, то свет циркулярно поляризован.

Осевая асимметрия колебаний вектора Е сохраняется и для смеси естественного света с нелинейнополяризованным. Такой свет называется частично поляризованным.

Линейнополяризованный свет можно легко получить, пропустив естественный свет через пластину турмалина, вырезанную параллельно её кристаллографической (оптической) оси. Турмалин сильно поглощает световые лучи, в которых вектор Е перпендикулярен к оптической оси. Если вектор Е параллелен оси, то такие лучи проходят через турмалин почти без поглощения. Поэтому естественный свет, пройдя через пластину турмалина, наполовину поглощается и становится линейнополяризованным с вектором Е, ориентированным параллельно оптической оси турмалина.

 Таким же свойством обладают поляроиды, более удобные в обращении. Они представляют собой искусственно подготовленные коллоидные пленки, служащие для получения поляризованного света.

Поляризатор – всякий прибор, служащий для получения поляризованного света.

Анализатор приборполяризатор, применяемый для исследования поляризованного света.

Т.о. кристаллы турмалина или поляроиды могут служить поляризаторами или анализаторами.

На главную